Sur la nature du masculin et du féminin, ou de la conjugaison à l'oogamie. Qu'est-ce que la conjugaison ? Exemples de conjugaison Structure des gènes procaryotes

Le processus sexuel chez les protozoaires est extrêmement diversifié.

Il existe deux principales formes de reproduction sexuée connues : isogamie, lorsque les deux cellules partenaires sont égales et similaires, ninisogamie, lorsque certaines cellules individuelles sont plus grandes ( macrogamètes), et d'autres sont petits ( microgamètes).

Dans les organismes multicellulaires et unicellulaires, le processus sexuel s'accompagne d'un processus plus ou moins complexe de méiose. Dans les organismes unicellulaires, ce processus se produit sous la forme endoméiose- formation de noyaux haploïdes sans division cellulaire ultérieure (cytotomie).

La fécondation est réalisée par copulation- fusion complète des cellules germinales (par exemple, dans le plasmodium du paludisme) ou conjugaison(trouvé uniquement dans les organismes unicellulaires, à la fois eucaryotes et procaryotes) - une union temporaire de partenaires sexuels, au cours de laquelle un échange d'informations héréditaires se produit entre les individus qui se conjuguent.

Ouverture processus sexuel chez les bactéries fut une étape importante dans le développement de la génétique. Une partie du chromosome donneur (masculin) pénètre ensuite dans la cellule receveuse (féminine), où se produit la recombinaison génétique.

La différence entre les sexes chez les bactéries est réalisée à l'aide du facteur F (facteur de fertilité).

Une cellule bactérienne, contrairement aux cellules eucaryotes, est haploïde. Par conséquent, la division par réduction ne s'y produit pas. Une telle cellule combine les fonctions de tout l'organisme et la fonction d'une cellule germinale - un gamète. Tout ce qui précède et la capacité des bactéries et autres micro-organismes à se multiplier rapidement en ont fait un sujet de prédilection. recherche génétique(voir chapitre I). Par exemple, une bactérie lactique produit 50 milliards de descendants en 2 jours. Quelques jours leur suffisent pour couvrir entièrement la Terre entière dans des conditions favorables. Vibrio cholerae, se reproduisant librement, peut produire entre 1 quadrillion et 600 billions de descendants pendant la journée, avec une masse totale pouvant atteindre 100 tonnes.

Considérons conjugaison des ciliés, qui possèdent deux types de noyaux : végétatif, polyploïde - macronoyau et génératif, diploïde (un ou plusieurs) - micronoyaux(voir chapitre II, § 4). Un échange de parties des noyaux générateurs se forme entre les deux conjugués (le cytoplasme des conjugués ne se mélange pas). Avant l'échange de parties de micronoyaux, l'endoméiose se produit, entraînant la formation de micronoyaux haploïdes. Certains d’entre eux jouent le rôle de noyaux « féminins » et restent chacun dans leur propre cellule, tandis que d’autres, « mâles », passent par le pont cytoplasmique jusqu’au corps du partenaire. Ensuite, la conjugaison se termine, les cellules se dispersent et les micronoyaux haploïdes « femelles » et « mâles » fusionnent en un seul noyau diploïde (Fig. 16).

Introduction

Découverte de la conjugaison

Types de cellules donneuses

Mécanisme

Bibliographie

Introduction

Les bactéries, comme les organismes supérieurs, ont la capacité d'échanger du matériel génétique, mais diffèrent sensiblement de ce dernier par la manière dont il est transféré d'une cellule donneuse à une cellule receveuse. L'échange de matériel génétique chez les bactéries se produit lors de la transformation, de la conjugaison et de la transduction.

La conjugaison est le transfert direct d'un fragment d'ADN des cellules bactériennes donneuses aux cellules receveuses par contact direct de ces cellules. La signification biologique de ce processus a commencé à apparaître clairement après l’introduction des antibiotiques dans la pratique médicale. La résistance aux antibiotiques peut être acquise par mutation, qui se produit une fois toutes les 10 6 divisions cellulaires. Cependant, une fois modifiée, l’information génétique peut rapidement se propager entre bactéries similaires par conjugaison, puisqu’une bactérie étroitement apparentée sur trois est capable de ce type de transfert génétique. Pour mettre en œuvre le processus, un facteur F est requis. Le facteur F se trouve dans le cytoplasme sous la forme d'une molécule d'ADN circulaire double brin, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un plasmide. La taille de son ADN circulaire est de 94,5 mille paires de bases.

La conjugaison nécessite la présence de deux types de cellules : les donneurs (F+), possédant le facteur F (de l'anglais, fertilité), et les receveurs (F-), qui ne le possèdent pas. Lors du croisement des cellules F - et F +, le facteur de fertilité est transmis avec une fréquence proche de 100 %.

Le facteur de transfert contient des gènes pour des structures spéciales nécessaires à la conjugaison - F-pili et un certain nombre d'autres gènes impliqués dans le processus d'interaction avec les cellules F +.

Découverte de la conjugaison

La découverte de la conjugaison bactérienne appartient à J. Lederberg et E. Tatum (1946). Ils ont utilisé deux mutants auxotrophes d’E. coli K-12, dont chacun n’avait pas individuellement la capacité de synthétiser deux acides aminés. L’un était auxotrophe pour les acides aminés UN Et DANS, mais les acides synthétisés C et D (Abdos D"J, l'autre mutant était complémentaire (A B C D). Ces mutants ne se sont pas développés séparément sur un milieu minimal. Lorsque leur mélange a été semé sur ce milieu, des colonies sont apparues dont les cellules avaient la capacité de synthétiser les 4 acides aminés, c'est-à-dire qu'il s'agissait de recombinants génétiques de deux cellules parentales réciproquement défectueuses (mutuellement complémentaires). Cependant, dans cette expérience, la possibilité de l'apparition d'une progéniture recombinante sous l'influence de substances ayant une activité transformante n'a pas été exclue.

La preuve la plus convaincante de la formation de recombinants génétiques à la suite d'une conjugaison a été obtenue par B. Davis. Un genou U- Une souche auxotrophique de bactéries a été placée dans un tube façonné séparé par un filtre bactérien en verre poreux, et une autre a été placée dans un autre. La présence d'un filtre poreux excluait le contact physique des bactéries, mais n'empêchait pas la diffusion des substances transformantes d'un coude à l'autre. Après un certain temps, des bactéries ont été inoculées à partir du contenu de chaque genou sur un milieu minimal, mais aucun prototrophe n'a été trouvé dans aucun d'entre eux, c'est-à-dire aucun recombinant n'a été formé. Lorsque les deux souches parentales ont été ensemencées dans le même coude du tube, permettant aux cellules d'entrer en contact direct, des recombinants sont apparus.

La présence d'un tel contact entre les cellules a été observée en 1957 directement au microscope électronique. Plus tard, il a été découvert que les cellules de conjugaison sont reliées par un pont de conjugaison formé par les villosités génitales du pili F de la cellule donneuse.

Types de cellules donneuses

Selon l'état du facteur F et sa position dans la cellule, on distingue trois types de cellules donneuses - F + , Hfr et F".

Dans les cellules du premier type, le facteur F est à l'état libre. Lorsqu'elles sont croisées avec des cellules receveuses, les facteurs F sont transférés et les cellules F se transforment en cellules donneuses. Le facteur F est répliqué et transmis lors du croisement, quelle que soit la réplication du chromosome cellulaire. Par conséquent, un petit nombre de cellules F+ dans la population suffit à court terme toutes les jambes F se sont transformées en jambes donneuses.

Le deuxième type de cellules donneuses provient des cellules F+ résultant de l'inclusion du facteur F dans le chromosome bactérien. Cela se fait comme suit. L'ADN du facteur F, comme le chromosome bactérien, est circulaire. Le facteur F contient plusieurs régions homologues (en séquence nucléotidique) à un certain nombre de régions du chromosome. Cette homologie est assurée par les éléments IS contenus dans le facteur F et le chromosome. Au total, le facteur F contient une copie d'IS2, deux copies d'IS3 et le transposon Tn 1000. Ces éléments génétiques migrateurs servent de sites spécifiques pour l'intégration du facteur F dans le chromosome. Selon l'un d'eux, un appariement spontané (synapse) du facteur F et du chromosome peut se produire. Le facteur F est ensuite incorporé dans la séquence chromosomique par croisement.

Ainsi, au cours du processus de recombinaison spécifique à un site médié par les éléments IS, la souche Hfr (de l'anglais, haute fréquence de recombinaison) se forme. Les souches Hfr ont la particularité que lorsqu'elles sont croisées avec des cellules F", elles leur transmettent des marqueurs chromosomiques (gènes) avec une fréquence 1000 fois supérieure à celle des cellules F+, c'est-à-dire que dans ce cas, on trouve beaucoup plus de recombinants dans la progéniture que lorsque croisement F+ et F-.

Une autre caractéristique de ce type de cellules est que les recombinants résultants sont presque toujours de sexe féminin, c'est-à-dire Le facteur F est extrêmement rarement transmis. Cela est dû aux particularités du transfert de chromosomes dans les souches Hfr. La cassure chromosomique et le début du transfert sont déterminés par le facteur F. Le transfert commence toujours à partir de l'extrémité O proximale (de l'origine anglaise - début) et va dans la direction opposée à l'endroit où le facteur F est inclus.

Le transfert des marqueurs se produit séquentiellement sur toute la longueur du chromosome. Le dernier à être transmis est le facteur F. Il faut 90 à 120 minutes pour transférer l’intégralité du chromosome. Étant donné que le pont de conjugaison est fragile (de plus, lors d'un transfert aussi long, l'intégrité du chromosome peut être endommagée en raison de sa fragilité), le facteur F n'est presque pas transféré des bactéries Hfr aux cellules F.

Le troisième type de cellules donneuses (F)" provient des souches Hfr comme suit : le facteur F peut se séparer spontanément du chromosome, passant à l'état libre, emportant les marqueurs chromosomiques. Lorsqu'il est conjugué avec des cellules F -, F " - les cellules à haute fréquence transmettent le facteur F. De plus, les marqueurs chromosomiques qui font désormais partie du facteur F sont également transmis. Ce phénomène - le transfert de gènes chromosomiques du donneur vers la cellule receveuse par le facteur F - est appelé sexduction. Les cellules dans lesquelles le facteur F est activé acquièrent les propriétés des donneurs, mais contrairement aux cellules F +, elles sont capables de transférer aux cellules receveuses non seulement le facteur F et leur propre chromosome, mais également les gènes introduits par le facteur F. , c'est à dire. ils possèdent les propriétés des souches F+ et Hfr, c'est pourquoi on les appelle donneurs intermédiaires.

Mécanisme

La première étape de la conjugaison est la fixation de la cellule donneuse au receveur à l'aide de F-pili. Ensuite, un pont de conjugaison se forme entre les cellules, à travers lesquelles le facteur F est transmis, ainsi que d’autres plasmides résidant de manière autonome dans le cytoplasme du donneur. Lorsque le facteur F pénètre dans la cellule réceptrice, il devient F + et acquiert la capacité de transférer le facteur de fertilité à d'autres cellules F -. Un mécanisme similaire assure l'acquisition d'une résistance de la population aux agents antibactériens.

Dans une population de cellules contenant le plasmide F, seules celles dans lesquelles il est intégré au chromosome bactérien - les cellules Hft - sont capables d'être donneuses d'ADN chromosomique. Lors du transfert de matériel génétique, l'ADN bactérien est répliqué à partir du site d'inclusion du facteur F, un brin d'ADN est transféré à la cellule F" réceptrice en se déplaçant de 5" vers l'avant tandis que l'autre reste dans la cellule Hfr, c'est-à-dire le le donneur conserve sa constance génétique. Une fois la conjugaison commencée, le matériel chromosomique est transféré, à partir de gènes proches du point de départ du transport.

Les bactéries réceptrices reçoivent généralement le premier des gènes transférés, dont la taille dépend du temps pendant lequel la conjugaison a eu lieu, et très rarement, tous les gènes. La dernière partie du plasmide qui contient le gène de transfert codant pour F-pili est transférée. La transmission complète étant un phénomène rare, la cellule réceptrice pendant la conjugaison Hfr reste généralement F - . Après le processus de transfert, une recombinaison homologue se produit entre l'ADN du donneur et l'ADN du receveur dans la cellule receveuse.

Conditions du processus de conjugaison

À la surface des bactéries receveuses, il doit y avoir des récepteurs pili qui ont une affinité significative pour le F-pili, ce qui permet la formation d'une connexion stable entre les pili et les récepteurs.

Pour une conjugaison efficace, le facteur F doit avoir une origine de réplication reconnue par les systèmes de réplication hôte.

L'efficacité de la conjugaison Hfr dépend du degré d'homologie de l'ADN. Le transfert de matériel chromosomique de donneur non homologue ne conduira pas à son intégration avec l'ADN du receveur.

Bibliographie

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2. D'accord. Plus tard en microbiologie médicale. Éd. DANS ET. Pokrovski. - 2e éd., rév. - M. : GEOTAR-MED., 2004 - 780 p.

· Conjugaison – l'échange génétique, qui s'accompagne du transfert d'informations génétiques d'une cellule donneuse vers une cellule receveuse, se produit lors de leur contact direct.

· Phénomène de conjugaison a été découvert par J. Lederberg et E. Tatum en 1946 lors d'expériences avec des souches de bactéries polyauxotrophes E. coli(Fig. 3). En 1949, B. Davis a obtenu des données supplémentaires, qui ont également prouvé que le contact des cellules parentales est nécessaire à la formation de prototrophes (Fig. 4).

Riz. 4 - Schéma de l'expérience B. Davis

· Plus tard, W. Hayes a montré qu'il existe des bactéries de sexe masculin et type féminin et leur contribution à la conjugaison n'est pas équivalente. Les recombinants héritent de la plupart de leurs caractéristiques du receveur et ne reçoivent que des fragments individuels du génome du donneur.

Cellule bactérienne femelle, désignée comme souche F [bactérie]. (F-fertilité). Il s'agit d'une cellule bactérienne qui ne contient pas de facteur F et participe à la conjugaison en tant que receveuse ; la recombinaison ne peut se produire que dans F.b.k.

Cellule bactérienne mâle, souche F+ [bactérie]. Désignée comme une cellule bactérienne porteuse du facteur sexuel F et participant au processus de conjugaison en tant que donneur de matériel génétique ; recombinaison en M.b.k. n'arrive jamais.

· Facteur F est une molécule d'ADN double brin circulaire extrachromosomique qui se réplique de manière autonome ; elle est classée comme plasmide. Lors de la conjugaison, la fréquence de transmission du facteur F est proche de 100 %. Ainsi, les cellules receveuses se transforment en donneurs potentiels.

· Selon l'état du facteur F, on distingue deux types de cellules donneuses :

- Donateurs F+, dans lequel le facteur F est dans un état chromosomique autonome. Lors du croisement, seul le facteur F est généralement transmis ;

- Donateurs de type Hfr(haute fréquence de recombinaison), dans laquelle le facteur F est intégré dans le chromosome. Lors du croisement, les gènes chromosomiques sont transmis. L'intégration du facteur F dans le chromosome bactérien est réversible.

· Les facteurs F qui contiennent des fragments d'ADN chromosomique sont appelés F - facteurs (note). Ces facteurs peuvent contenir un gène - ils sont petits F- les facteurs, s’ils portent jusqu’à la moitié du chromosome bactérien, sont importants. F- les facteurs sont transférés de manière très efficace lors de la conjugaison aux cellules réceptrices, tout en transférant les gènes bactériens qui entrent dans leur composition. Ce type de transfert de gènes est appelé sexduction, ou F-duction.

Riz. 5- Micrographie de cellules E. coli conjuguées

· La conjugaison est utilisée dans les domaines suivants :

1. Transfert de nombreux marqueurs génétiques d’une cellule à une autre. Il a été démontré que lors de la conjugaison, l'ensemble du chromosome des bactéries E. coli transmis en 100 minutes.

2. La méthode du croisement de conjugaison est pratique pour la cartographie des chromosomes. Ce fut la première méthode utilisée à ces fins. La carte chromosomique des bactéries est construite en quelques minutes (Fig. 6).

Les protozoaires peuvent se reproduire de manière asexuée et sexuelle. La reproduction asexuée s'effectue par division simple et multiple. Pour de nombreux groupes de protozoaires, le processus sexuel est caractéristique - copulation Et conjugaison . Lors de la conjugaison, une fusion nucléaire se produit différentes cellules, et pendant la copulation, des cellules entières fusionnent (à cet égard, la cellule protozoaire est similaire au gamète des organismes multicellulaires).

L'amibe ne se reproduit qu'en se divisant en deux. La reproduction asexuée de Plasmodium se produit dans le corps humain et le processus sexuel se produit chez le moustique anophèle. Les ciliés sont caractérisés par un processus sexuel de type conjugaison. Deux ciliés sont reliés par leurs côtés « oraux » et des anastomoses naissent entre eux. Dans chaque cellule, le macronoyau (un type de noyau) se dissout et le micronoyau se divise méiotiquement. 4 noyaux se forment, dont 3 se dissolvent et le noyau restant se divise par mitose. L'un des noyaux résultants migre vers le partenaire, le second fusionne avec le noyau entrant et la diploïdité du micronoyau est restaurée. Les cellules se dispersent et le noyau résultant se divise, formant un micro et un macronoyau. Plus tard, le macronoyau restaure sa polyploïdie par endomitose. À la suite de la conjugaison, il se produit une recombinaison du matériel génétique des ciliés.

19. Reproduction sexuée des organismes multicellulaires. Caractéristiques morphologiques cellules germinales. Processus de fécondation, signification biologique.

La base de la reproduction sexuée est le processus sexuel, dont l'essence se résume à la combinaison dans le matériel héréditaire pour le développement du descendant d'informations génétiques provenant de deux sources différentes - les parents. Pour participer à la reproduction sexuée, les gamètes sont produits dans les organismes parents – des cellules spécialisées pour assurer la fonction générative. La fusion des gamètes maternels et paternels conduit à l'émergence d'un zygote - une cellule qui est un individu fille du premier, le plus stade précoce développement individuel. Chez la plupart des espèces, selon les caractéristiques structurelles et fonctionnelles, les cellules germinales sont divisées en cellules maternelles (œufs) et paternelles (spermatozoïdes).

Les cellules sexuelles ont un ensemble haploïde de chromosomes dans leurs noyaux, ce qui assure la reproduction dans le zygote du nombre diploïde de chromosomes typique des organismes d'une espèce donnée. Les gamètes se distinguent par un rapport nucléaire-cytoplasmique inhabituel pour les autres cellules. Dans les œufs, elle est réduite en raison de l'augmentation du volume du cytoplasme, qui contient le matériel nutritionnel (jaune) nécessaire au développement de l'embryon. Dans le sperme, en raison de la petite quantité de cytoplasme, le rapport nucléaire-cytoplasmique est élevé, puisque la tâche principale du gamète mâle est de transporter le matériel héréditaire jusqu'à l'ovule. Les cellules sexuelles sont différentes niveau faible processus métaboliques, proche d’un état d’animation suspendue.

20. Spermatogenèse et ovogenèse. Caractéristiques cytologiques et cytogénétiques. Signification biologique de la reproduction sexuée.

Gamétogenèse- processus de formation des œufs (ovogenèse) et du sperme ( spermatogenèse)- est divisé en plusieurs étapes.

En phase de reproduction les cellules diploïdes à partir desquelles se forment les gamètes sont appelées spermatogonie Et oogonie. Ces cellules subissent une série de divisions mitotiques successives, ce qui entraîne une augmentation significative de leur nombre. Les spermatogonies se reproduisent pendant toute la période de la puberté masculine. La reproduction des ovogonies se limite principalement à la période d'embryogenèse.

Les oogonies et les spermatogonies, comme toutes les cellules somatiques, sont caractérisées par la diploïdité. Si dans un seul ensemble haploïde, le nombre de chromosomes est noté n et la quantité d'ADN comme Avec, alors la formule génétique des cellules en phase de reproduction correspond à 2n2c avant la 5ème période et à 2n4c après celle-ci.

Sur stades de croissance il y a une augmentation de la taille des cellules et la transformation des cellules germinales mâles et femelles en spermatocytes Et ovocytes de premier ordre. Un événement important de cette période est la reduplication de l'ADN tout en maintenant le nombre de chromosomes inchangé. Ces derniers acquièrent une structure double brin, et la formule génétique des spermatocytes et des ovocytes de premier ordre prend la forme 2p4.

Événements principaux étapes de maturation sont deux divisions successives : réduction et équationnelle, qui constituent ensemble méiose. Après la première division, ils sont formés spermatocytes Et ovocytes de deuxième ordre(formule p2), et après le deuxième - spermatides et ovule mature (ps).

Suite aux divisions au stade de la maturation, chaque spermatocyte de premier ordre produit quatre les spermatides, alors que chaque ovocyte du premier ordre - un un œuf complet Et corps de réduction, qui ne participent pas à la reproduction. Grâce à cela, la quantité maximale de matière nutritionnelle - le jaune - est concentrée dans le gamète femelle.

Le processus de spermatogenèse est terminé étape de formation, ou spermiogenèse. Les noyaux des spermatides deviennent plus denses en raison du super-enroulement des chromosomes, qui deviennent fonctionnellement inertes. Le complexe lamellaire se déplace vers l'un des pôles du noyau. Les centrioles occupent une place au pôle opposé du noyau, et à partir de l'un d'eux pousse un flagelle, à la base duquel se concentrent les mitochondries sous la forme d'une gaine en spirale. A ce stade, la quasi-totalité du cytoplasme de la spermatide est rejetée, de sorte que la tête du spermatozoïde mature en est pratiquement dépourvue.

En raison de la diversité génétique reproduction sexuée crée les conditions nécessaires à la maîtrise de conditions de vie variées ; fournit des perspectives évolutives et écologiques; contribue à la mise en œuvre du rôle créatif de la sélection naturelle.

21.Fertilisation. Parthénogenèse. Formes et prévalence dans la nature. Dimorphisme sexuel.

La fécondation est le processus de fusion des cellules germinales. Le processus de fécondation se compose de trois phases successives : le rapprochement des gamètes, l'activation de l'œuf, la fusion des gamètes ou syngamie. La rencontre aléatoire de différents gamètes lors de la fécondation conduit au fait que parmi les individus d'une espèce, il est presque impossible que deux organismes génotypiquement identiques apparaissent. La diversité génotypique des individus obtenue grâce aux processus décrits présuppose des différences héréditaires entre eux sur la base d'un génome d'espèce commun.

La parthénogenèse est un développement sans fécondation. Dans le cas de la parthénogenèse naturelle, le développement s'effectue à partir du cytoplasme et du pronoyau de l'œuf. Les individus formés à partir d'un œuf possèdent un ensemble de chromosomes haploïdes ou diploïdes, car le plus souvent au début de la fragmentation, l'un des mécanismes permettant de doubler le nombre de chromosomes est déclenché. La parthénogenèse naturelle se produit le plus souvent avec une fécondation incomplète, c'est-à-dire dans les cas où l'ovule a été activé, mais le noyau du spermatozoïde n'a pas participé à la fécondation. Les œufs activés utilisent uniquement les informations du pronoyau femelle. Ce type de parthénogenèse est appelé gynogenèse. Avec la parthénogenèse artificielle, le pronoyau femelle peut être retiré, et le développement se fait alors uniquement aux dépens des pronoyaux mâles. C'est l'androgenèse. Les descendants héritent soit uniquement des caractéristiques de la mère lors de la gynogenèse, soit uniquement des caractéristiques du père lors de l'androgenèse. Cela indique que les propriétés héréditaires d'un individu sont déterminées principalement par le noyau et non par le cytoplasme. La parthénogenèse naturelle est un phénomène rare et, en règle générale, n'est pas la seule méthode de reproduction d'une espèce. Chez les abeilles, par exemple, il est utilisé comme mécanisme de détermination génotypique du sexe : les individus femelles (abeilles ouvrières et reines) se développent à partir d’œufs fécondés, et les individus mâles (bourdons) se développent de manière parthénogénétique.

Le dimorphisme sexuel est la division des gamètes en ovules et spermatozoïdes, et des individus en femelles et mâles. Sa présence dans la nature reflète les différences dans les tâches résolues dans le processus de reproduction sexuée par les gamètes mâles ou femelles, mâles ou femelles.

22. Codage et mise en œuvre de l'information biologique dans la cellule. Système de code ADN et protéine.

La diversité de la vie est principalement déterminée par la diversité des molécules protéiques qui remplissent diverses fonctions biologiques dans les cellules. La structure des protéines est déterminée par l’ensemble et l’ordre des acides aminés dans leurs chaînes peptidiques. C'est cette séquence d'acides aminés dans les chaînes peptidiques qui est cryptée dans les molécules d'ADN à l'aide d'un code biologique (génétique). Pour chiffrer 20 acides aminés différents, un nombre suffisant de combinaisons de nucléotides ne peut être fourni que par un code triplet, dans lequel chaque acide aminé est crypté par trois nucléotides adjacents.

Code génétique est un système d'enregistrement d'informations sur la séquence d'acides aminés dans les protéines en utilisant la disposition séquentielle des nucléotides dans l'ARNm.

Saint-Gén. code:

1) Le code est un triplet. Cela signifie que chacun des 20 acides aminés est crypté par une séquence de 3 nucléotides, appelée triplet ou codon.

2) Le code est dégénéré. Cela signifie que chaque acide aminé est codé par plus d'un codon (les exceptions sont la méthiotine et le tryptophane).

3) Le code est sans ambiguïté - chaque codon ne crypte qu'un seul acide aminé

4) Entre les gènes, il y a des « signes de ponctuation » (UAA, UAG, UGA), dont chacun signifie l'arrêt de la synthèse et se trouve à la fin de chaque gène.

5) Il n’y a pas de ponctuation à l’intérieur du gène.

6) Le code est universel. Le code génétique est le même pour toutes les créatures vivantes sur terre.

La transcription est le processus de lecture des informations sur l'ARN effectué par l'ARNm polymérase. L'ADN est porteur de toutes les informations génétiques d'une cellule et ne participe pas directement à la synthèse des protéines. Un transporteur intermédiaire d'informations est envoyé du noyau aux ribosomes - les sites d'assemblage des protéines - et est capable de traverser les pores de la membrane nucléaire. C'est de l'ARNm. Selon le principe de complémentarité, il lit l'ADN avec la participation d'une enzyme appelée ARN polymérase. Le processus de transcription peut être divisé en 4 étapes :

1) Liaison de l'ARN polymérase au promoteur,

2) initiation - le début de la synthèse. Elle consiste en la formation de la première liaison phosphodiester entre l'ATP et le GTP et deux nucléotides de la molécule d'ARNm synthétisant,

3) allongement - croissance de la chaîne d'ARN, c'est-à-dire addition séquentielle de nucléotides les uns aux autres dans l'ordre dans lequel les nucléotides complémentaires apparaissent dans le brin d'ADN transcrit,

4) Terminaison - achèvement de la synthèse de l'ARNm. Le promoteur est une plateforme pour l'ARN polymérase. Un opéron fait partie d’un seul gène d’ADN.

ADN(acide désoxyribonucléique) est un polymère biologique constitué de deux chaînes polynucléotidiques reliées entre elles. Les monomères qui composent chacune des chaînes d'ADN sont des composés organiques complexes qui comprennent l'une des quatre bases azotées : l'adénine (A) ou la thymine (T), la cytosine (C) ou la guanine (G), le sucre à cinq atomes pentose - désoxyribose , qui doit son nom à l'ADN lui-même, ainsi qu'au résidu d'acide phosphorique. Ces composés sont appelés nucléotides.

23. Le principe de codage et de mise en œuvre de l'information génétique dans une cellule. Propriétés du code génétique, leur signification biologique. Étapes de mise en œuvre de l'information, leurs caractéristiques. Le concept de transcription directe et inverse.

Gène– une unité structurelle et fonctionnelle de l’hérédité qui contrôle le développement d’un trait ou d’une propriété spécifique. Les parents transmettent un ensemble de gènes à leur progéniture lors de la reproduction. Il est désormais établi en biologie moléculaire que gènes - sections d'ADN,transportant toute information intégrale - sur la structure d'une molécule de protéine ou d'une molécule d'ARN. Ces molécules fonctionnelles, ainsi que d’autres, déterminent la croissance, le développement et le fonctionnement du corps.

Chez les procaryotes, les gènes ont une structure cistronique. Cistron– une section d’ADN codant pour une chaîne polypeptidique.
Les eucaryotes ont une structure en mosaïque , régions codantes - exons, régions non codantes - introns; (plus d'introns.)

Principe du codage génétique :

Un gène contient des informations sur l'ADN ou l'ARN. La séquence d'acides aminés est codée à l'aide d'un code génétique (déchiffré par Gamow).

Le code génétique est un système d'enregistrement d'informations dans les molécules d'acide nucléique sous la forme d'une séquence de nucléotides qui détermine l'ordre des acides aminés dans les molécules protéiques.

Principe : un acide aminé est codé par 3 nucléotides (triplet).

Groupe de codes – codon (triplet). Il y a 64 codons au total dans le code génétique : 61 codons sens, 3 codons non-sens (codons stop, codons terminateurs).

Propriétés du code génétique :

Tripleté – un acide aminé code pour un triplet ;

Universalité - pour tous les organismes vivants, les mêmes codons codent pour les mêmes acides aminés ;

Dégénérescence - pour un acide aminé, il existe plusieurs triplets ;

« Sans virgules » - la lecture se déroule dans un sens, sans insertions ;

Spécificité – un codon-un acide aminé ;

La colinéarité est la correspondance de la disposition linéaire des codons d'acide nucléique et d'acide aminé dans un polypeptide.

ADN = (ADN polymérase)> ADN = (transcription, enzyme - ARN polymérase)> ARNm = (transcription)> protéine.

ADN<= ДНК <(обратная транскрипция, фермент ревертаза)= иРНК

La révertase est une enzyme qui catalyse la synthèse de l'ADN à partir d'une matrice d'ARN dans un processus appelé transcription inverse.
La transcription inverse est le processus de production d'ADN double brin à partir d'une matrice d'ARN simple brin. Ce processus est appelé transcription inverse, puisque le transfert de l’information génétique s’effectue dans le sens « inverse » par rapport à la transcription.

La réaction de transcription inverse est caractéristique des rétrovirus ; il s'agit d'un processus en plusieurs étapes, comprenant ce qu'on appelle les « sauts » - les réverses. Après que l'ARN viral (par exemple le VIH) entre dans la cellule, la transcriptase inverse (révertase), contenue dans les particules virales, synthétise l'ADN complémentaire, puis sur ce brin d'ADN, comme sur une matrice, complète le deuxième brin.

24. Caractéristiques de la structure moléculaire des gènes et flux d'informations dans les organismes pro- et eucaryotes. Le traitement, ses étapes et sa signification.

Structure des gènes procaryotes :

Cistronique. Un cistron est une section d’ADN qui code pour une chaîne polypeptidique.

Le matériel héréditaire est contenu dans une seule molécule d’ADN circulaire située dans le cytoplasme des cellules.

L'expression du gène:

Protéine d'ARNm d'ADN

Diffusion de transcriptions

Structure des gènes eucaryotes :

Le matériel héréditaire est plus volumineux que chez les procaryotes ; il se situe dans les chromosomes.

Structure en mosaïque : codage parcelles – exons ,non-codage–introns.

L'expression du gène:

ADN pro-ARNm Protéine d'ARNm mature

Diffusion de traitement de transcription

Transcription:

La matrice est l’une des chaînes d’ADN (3’…5’)

Une petite section de la matrice est copiée - l'opéron, limité par le promoteur et le terminateur.

La synthèse est réalisée par l'ARN polymérase.

Initiation

Élongation (synthèse d'ARN)

Résiliation (fin)

Traitement :

A lieu dans le noyau cellulaire.

Le pré-ARNm contient des régions complémentaires des exons et des introns.

L'ARNm mature contient des régions complémentaires uniquement aux exons.

Étapes:

1 L'enzyme de restriction divise le pré-ARNm en introns et exons.

2 Épissage – jonction d'exons (ligases)

3 Fixation de groupes actifs enzymatiques :

Capuchon - nécessaire à la liaison au ribosome

Queue – se compose de nucléotides adénine (protège la molécule de la destruction, le nombre de nucléotides dans la queue détermine le nombre de ribosomes actifs)

4 Instruit informasomes (complexes avec un transporteur protéique pour quitter le noyau) et la libération d'ARNm mature du noyau.

Diffuser:

1 Activation des acides aminés => formation d'aminoacyl-ARNt

2 Initiation

Assemblage du ribosome actif par petites et grandes sous-unités. Ils ont deux centres actifs : le peptide et l’aminoacyle.

La lecture commence par l’AUG, auquel est rattachée la petite sous-unité ribosomale (début fin 5’), après quoi sa position sur la matrice est précisée. Ensuite, il entre dans le centre peptidyle et un cadre de lecture est établi. Une grande sous-unité s'attache, tandis que dans le ribosome, le centre peptidyle est occupé par la méthianine et le centre aminoacyle est vide.

3 Allongement - allongement de la chaîne peptidique.

Un nouvel acide aminé complémentaire du codon matrice pénètre dans le centre aminoacyle libre. L'enzyme peptidyltransférase transfère l'acide aminé méthionine du centre peptidique au centre aminoacyle, un ARNt dipeptyle se forme, le ribosome se déplace le long de la matrice d'exactement un triplet, le centre peptidyle est occupé par l'ARNt et le centre aminoacyle est à nouveau vide.

4 Terminaison - la fin de la synthèse s'arrête lorsque des codons d'arrêt (UAG, UAA, UGA) sont rencontrés dans le centre aminoacyle.

Informations connexes.

Entre les cellules des partenaires lors de leur contact direct. La présence d'un processus sexuel aussi particulier est une caractéristique unique des ciliés. Le processus sexuel chez les ciliés, contrairement au processus sexuel selon la vision habituelle, ne s'accompagne pas de la formation de gamètes, ils n'ont donc pas de zygote. De plus, la conjugaison des ciliés ne s'accompagne pas de reproduction, c'est-à-dire d'une augmentation du nombre de cellules, donc la conjugaison des ciliés est un exemple typique de processus sexuel sans reproduction. Le déroulement du processus de conjugaison chez les ciliés a été établi E.Maupas en 1889.

Dualisme nucléaire

Les cellules des ciliés ont deux noyaux : l'un d'eux est micronoyau (Mi) (noyau générateur), ayant un ensemble diploïde de chromosomes, l'autre - hautement polyploïde macronoyau (Maman) (noyau végétatif). Le phénomène de présence de deux noyaux dans les cellules les plus simples est appelé dualisme nucléaire. Le processus de conjugaison chez les ciliés est directement lié à ces deux noyaux.

Vidéo sur le sujet

Avancement du processus

Étapes de conjugaison à l'aide de l'exemple des ciliés Paramécie:

Contrôle génétique

Le fait que deux ciliés donnés puissent entrer en conjugaison et échanger du matériel génétique est déterminé par leur appartenance à l'un ou l'autre type sexuel, qui, à son tour, est déterminée génétiquement. Le système des types sexuels peut être bipolaire, comme par exemple dans Paramécie aurélia, dans lequel les types sexuels opposés sont hérités sous forme de traits récessifs et dominants, contrôlés par les allèles d'un gène. Il existe également des cas de types sexuels multiples, tandis que le type sexuel peut être déterminé à la fois par plusieurs gènes et par plusieurs allèles d'un gène, dominants les uns sur les autres. Seules les cellules de types sexuels différents peuvent participer au processus sexuel.

Autogamie

La réorganisation de l'appareil nucléaire chez les ciliés peut se produire non seulement lors de la conjugaison, mais également à la suite de l'autogamie. Dans ce cas, l'appareil nucléaire passe par toutes les étapes décrites précédemment, mais toutes se déroulent dans une seule cellule. Les pronoyaux haploïdes résultants fusionnent ensuite, l'ensemble diploïde de chromosomes est restauré, puis un macronoyau se forme.

Ainsi, la conjugaison s’apparente à la fécondation croisée, et l’autogamie à l’autofécondation.